Corrida 73

Os fluxos ou corridas são movimentos similares ao escoamento de líquidos viscosos que geralmente movem-se ao longo da drenagem das encostas. Apresentam velocidades que vão de médias a altas e podem ser compostos de solo, rocha, detritos, água e ar e normalmente têm grande volume, seu alcance é extenso, (inclusive em áreas planas) e tende a ser mais destrutivo quando o volume de material aumenta com a distância percorrida, devido à declividade da encosta e às características da rede de drenagem, por exemplo.

Diferentemente dos outros movimentos de massa gravitacionais, as corridas são necessariamente relacionadas aos eventos hidrológicos e podem ser compostas por materiais sólidos de tamanhos variados (NERY, 2016).

Envolvendo o evento de corridas, há dois fenômenos distintos: corridas de detritos (debris flow) e o fluxo de lama (mudflows). A principal diferença entre essas duas definições de movimentos é o tipo de material envolvido, sendo que os fluxos de detritos apresentam material grosso, os detritos, enquanto que o fluxo de lama apresenta apenas o solo (MELO, 2014).

De acordo com Melo (2014), uma massa de solo, no estado sólido, pode se tornar fluida (liquefação do solo) pelos seguintes eventos:

x Simples adição de água;

x Efeito de vibração;

x Carregamentos monotônicos ou até mesmo cíclicos (fluidização do solo), em condições não drenadas (liquefação);

x Pelo amolgamento de argilas muito sensitivas.

A liquefação consiste na diminuição da resistência ao cisalhamento efetiva do solo, esta que é induzida por acréscimos de pressões neutras, causando a perda da rigidez da estrutura do solo sob a ação de forças externas, o que leva o solo a se comportar como um líquido viscoso. A perda de estruturação faz com que os grãos passem a não mais se suportarem mutuamente, ficando dispersos no fluido (MELO, 2014).

As corridas de detritos formam sistemas dispersos difásicos que se comportam tal como fluidos não-newtonianos. Elas contêm uma fase sólida, variável conforme a sua concentração em relação ao volume do líquido e ao volume total. A concentração e a granulometria dos sólidos determinam o comportamento reológico das corridas

As corridas se iniciam no estado físico sólido para rapidamente se transformar em um corpo líquido capaz de escoar e, ao cessar o movimento, retorna ao estado sólido. De acordo com o autor, o fenômeno transita entre o domínio geotécnico, sob a forma de escorregamentos, e entre o domínio hidráulico, sob o transporte de sedimentos por arraste e/ou em suspensão.

De acordo com Melo (2014), as corridas podem ocorrer devido: a erosão fluvial, a ocorrência de deslizamentos geradores de fluidizaçãi, a saturação do solo por

infiltração e ao aumento da pressão neutra provocado por carregamento muito rápido.

Porém, as causas mais frequentes: devido à ocorrência de deslizamentos e ao aumento da infiltração.

2.2.2.5 Rastejo

De acordo com Christofoletti (1980), Nieble e Guidicini (1984) apud Farah (2003) o rastejo é um movimento de massa que se processa de forma lenta e contínua, muitas vezes imperceptível, observado pela deformação do terreno e inclinação da vegetação. O movimento pode alcançar vários horizontes do solo, sendo mais rápido na superfície, e diminuindo, gradualmente, com a profundidade, abrangendo grande área da encosta e possuindo limites indefinidos.

Os autores também apontam que existem três tipos de rastejo: sazonal, no qual o movimento ocorre no interior e no fundo do solo afetado por alterações sazonais;

contínuo, no qual a tensão de cisalhamento contínua excede a resistência do material;

e progressivo, no qual os taludes atingem o ponto de ruptura gerando outros tipos de movimentação do terreno.

O rastejo pode ser comparado ao movimento de um líquido muito viscoso e geralmente sua superfície de ruptura não é determinada, sendo assim, não é possível definir seus limites (NIEBLE; GUIDICINI, 1984). A ação da gravidade é o principal fator causador desse tipo de movimentação, porém, variações de temperatura e umidade também interferem nesse processo. O movimento de rastejo atinge apenas a parte mais superficial do solo, causando deformações sem que o limite da coesão e da adesão do solo sejam atingidos.

Os maciços que apresentam maior propensão a esse movimento apresentam inclinação relativamente baixa (aproximadamente 13º), deste modo, alguns autores como Highland e Bobrowsky (2008) afirmam que: o rastejo caracteriza-se por ser um deslocamento causado por tensão de cisalhamento interna suficiente para causar deformação, mas insuficiente para causar rupturas, pois, caso a inclinação fosse maior, a tendência do maciço seria apresentar movimentos menos vagarosos.

2.2.3 Deslocamentos verticais

Os deslocamentos essencialmente verticais em maciços de solo podem ocorrer de forma rápida ou lenta, dependendo do fenômeno associado. Os danos que envolvem esses deslocamentos são, em geral, deformações verticais, como afundamento do terreno e recalques, e abatimentos de volumes do solo. Por muitas vezes as deformações são observadas em aterros na ordem de grandeza de centímetros ou até metros. Um exemplo de um caso de deformação vertical no pavimento pode ser observado na Figura 2.22.

As causas mais comuns relacionados ao fenômeno são o acréscimo de peso devido a construção de estruturas, bombeamento de águas subterrâneas, processo de dissolução de rochas (carstificação), retirada do suporte lateral, acomodação de camadas do subsolo por ação do peso próprio e movimentações seguindo plano de falhas e entre outros (OLIVEIRA, 1998). Em alguns casos, podem indicar indícios de movimento de massa ou perda de solo devido aos processos erosivos provenientes de problemas em estrutura de drenagem, como ruptura de bueiros de greide ou galerias (CARVALHO et al., 1991).

Figura 2.22 – Deformação no pavimento indicando recalque

Fonte: Blasi, 2014.

x Fatores condicionantes dos deslocamentos verticais

Os deslocamentos verticais estão relacionados a variação do índice de vazios em um solo. O fenômeno está intrinsecamente relacionado aos parâmetros de compressibilidade do solo, ao índice de vazios inicial, ao nível da variação das tensões e ao histórico de tensões em que o solo se encontra.

a) Índice de vazios

Em um volume de solo, parte do espaço é composto por grãos de solo que se acomodam formando uma estrutura. A outra parte é referente aos vazios do solo, sendo que esses podem ser preenchidos por água, por ar ou ambos, em diferentes proporções. Os autores na literatura, como, por exemplo, Pinto (2006), costumam mostrar um esquema (Figura 2.23) com intuito didático mostrando um solo em estado natural (a) separado hipoteticamente em volumes ocupados pelas três possíveis fases (sólidos, ar e líquido) ou (b) separados em pesos pelas três possíveis fases.

Figura 2.23 – As fases do solo: (a) no estado natural; (b) separada em volume e peso; (c) em função do volume e do peso

Fonte: Adaptado de Pinto, 2006.

A variação de volume pode ocorrer devido a expulsão de ar ou água dos vazios, levando em consideração que os grãos de solo podem ser considerados incompressíveis devido a pequena expressividade da sua compressão. A quantidade de vazios presente no solo, ou seja, o índice de vazios (݁), pode ser estimada com base em dados de peso específico e teor de umidade, e, a condição hipotética de máxima densidade de um solo seria dada quando o índice de vazios chegasse a zero (LAMBE; WHITMAN, 1969).

Na literatura, a abordagem para redução do índice de vazios é dada sob duas formas: grau de compactação, para solos “secos” e ‘’grau de adensamento/consolidação para solos “saturados”. Porém, em muitos casos os solos podem ser encontrados em estados parcialmente saturados e a diminuição dos vazios ocorre tanto no volume de ar quanto no volume de líquido. Em todos os casos, é necessário estimar qual será o índice de vazios da fundação ou do maciço ao final da obra.

Para quantificar qual a variação do índice de vazios inicial que já ocorreu em relação ao índice de vazios inicial e final para solos saturados, tem-se o grau de consolidação, ou grau de adensamento (ܷ), que pode ser expresso por meio da variação de índice de vazios, tensão efetiva ou poropressão.

Já a compactação, caracteriza-se por ser a diminuição do índice de vazios sem ocorrer a saída de água, e o menor índice possível em determinado solo é função da densidade seca máxima (ߛ_ௗ௠௔௫). Existe um teor de umidade ótimo (ݓ_{×௧௜௠௢}) que proporciona a densidade seca máxima por meio da compactação. A água diminui o atrito entre as partículas de solo facilitando o rearranjo, porém, quando existe mais água do que o teor ótimo, compromete-se a diminuição dos vazios devido à oclusão do ar (DAS; SIVAKUGAN, 2016). O grau de compactação (ܥܴ) representa qual a porcentagem da densidade máxima que a densidade do solo em campo apresenta, sendo que, o grau de compactação mínimo exigido na normativa federal (ABNT NBR 7.182:2016) é de 95%.

b) Tipo do material

Ao analisar o fenômeno de adensamento, é imprescindível saber qual o tipo de material que está sendo avaliado, pois, de acordo com a sua composição, a magnitude e velocidade podem ter uma expressividade diferente. Por exemplo:

x Solos granulares não coesivos: Devido ao elevado valor da permeabilidade, a expulsão da água é instantânea. O comportamento mecânico desses solos é independente do tempo e não apresentam compressão secundária. Deste modo, os recalques ocorrem quase simultaneamente com a aplicação da carga.

x Solos coesivos saturados: A variação de volume ocorre lentamente pela expulsão da água dos vazios, deste modo, a consolidação imediata corresponde a uma distorção sem variação de volume.

A Mecânica dos Solos conhecida pelos livros de engenharia (LAMBE;

WHITMAN, (1969), TERZAGHI; PECK; MESRI, (1996), PINTO (2006), DAS;

SIVAKUGAN (2016) foi desenvolvida em países de clima temperados, onde, de acordo com Bosch (1996), predominam a existência de solos sedimentares, muitas vezes saturados. Assim, os estudos da literatura foram focados nesse tipo de material, analisando o comportamento segundo condições drenadas e não drenadas.

No entanto, a prática da engenharia mostra que diversos solos são caracterizados pelo comportamento coesivo-friccional, como solos de origem aluvial, eólica, coluvional, materiais cimentados e os solos tropicais (lateríticos e saprolíticos) Bosh (1996). Além disso, os solos siltosos também não se enquadram na caracterização de solos puramente coesivos ou solos puramente friccionais. Cabe ao profissional da área geotécnica analisar qual consideração de comportamento utilizar no caso de solos coesivos-friccionais, se o comportamento coesivo ou friccionar. Além disso, o material pode encontrar-se parcialmente saturado, sendo necessário adotar qual o comportamento a ser considerado, se drenado ou não drenado.

Deste modo, é de extrema importância analisar quais os materiais estão presentes na obra e adotar o melhor comportamento levando em consideração fatores de mitigação de eventuais erros, como por exemplo, fatores de segurança mais rigorosos.

c) Histórico de tensões

O comportamento de um solo está ligado diretamente à sua história de tensões, pois o solo “guarda lembranças” em relação às quais tenha sido submetido anteriormente. Assume-se que o solo se encontra no estado normalmente adensado se a tensão vertical efetiva atuante for a maior tensão vertical efetiva que ele já tenha sido submetido ao longo de toda a sua história. Por outro lado, se o solo se encontra sob uma tensão efetiva vertical inferior ao máximo valor já suportado por ele, assume-se que o solo assume-se encontra sobreadensado ou pré-adensado. Desassume-se modo, a definição

de razão de sobreadensamento (ou pré-adensamento) de um solo, conhecido por OCR (do inglês Over Consolidation Ratio), é dada pelo coeficiente que expressa a relação entre o maior carregamento em que um solo já esteve submetido em relação a sua condição atual (Equação 06) (DAS; SIVAKUGAN, 2016).

ܱܥܴ ൌ ߪ^ᇱ_௩௠

ߪ^ᇱ_௩଴ (06)

O gráfico típico do ensaio de carregamento oedométrico, o qual relaciona a tensão vertical com o índice de vazios, sugere o valor de OCR de um dado solo e representa o carregamento cíclico de carga e descarga, sendo que, o valor tensão máxima efetiva vertical em que o solo já esteve submetido é referente ao ponto de maior inflexão da curva. Independentemente da forma como o solo atinge um estado de sobreconsolidação, como fora supracitado, ele retém a memória dessas tensões, sendo que, o solo pode perder o comportamento de sobreconsolidado se a tensão atuante supera a tensão guardada pela memória.

O sobreadensamento pode ser provocado por diversas razões, tais como:

remoção de sobrecarga, variação da poropressão causada por variação na cota do nível d’água, bombeamento profundo, entre outros. O valor de ߪ^ᇱ_௩௠ varia com a temperatura, a velocidade de deformação e até mesmo o tipo de ensaio (PINTO, 2006).

d) Dissolução de rochas (carstificação)

Em locais onde o litotipo predominante são rochas com constituítes solúveis, os processos intempéricos e erosivos, através do tempo geoógico, dão origem às áreas cársticas. Essas rochas são, em geral, carbonáticas (particularmente calcários e dolomitos), podendo se referir também a paisagens similares em outras rochas siliciclásticas (arenitos e quartzitos) (PILO et al., 2013).

As rochas carbonáticas são mais sucetíveis ao desenvolvimento de vazios resultados do intemperismo químico devido sua constituição gerar pouco ou nenhum de resíduo insolúvel (CaCO3 + H2CO3 → Ca(HCO3)2), dependendo da quantidade de

‘impurezas’, que são os componentes siliciclásticos como exemplo as margas, rochas carbonáticas com 35-60% de argila. Outras características que contribuem à formação

dessas áreas: clima úmido, vegetação, estruturas rúpteis nas rochas (fratura/falha) e um gradiente hidráulico apreciável.

As regiões cársticas têm potencial para formação de cavidades (cavernas), e a concentração dessas cavidades caracteriza a suscetibilidade a subsidência, abatimentos e colapsos.

e) Solos colapsíveis

Os solos colapsíveis são solos muito compressíveis, ou seja, porosos e que se caracterizam por apresentarem altos índices de vazios. Ao atingir certo grau de saturação ou certo nível de carregamento, perdem a estabilidade. Os grãos grossos de areia são ligados entre si por colóides argilosos ou óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio. E, ao entrarem em contato com a água ou com tensões excedentes ao admissível, os grãos perdem as suas ligações coloidais e rearranjam as suas partículas, ocasionando em uma grande variação volumétrica (MEDERO, 2005).

x Classificação dos deslocamentos verticais

O Manual de Geotecnia do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) aborda como recalque em aterros fenômenos de abatimento em consequência da baixa capacidade suporte da fundação, ruptura de bueiros e sistemas de drenagem e compactação inadequada (Carvalho, et al., 1991). Embora seja comum utilizar termo para os deslocamentos verticais, foi considerado que recalque são as deformações em uma estrutura devido ao processo de variação volumétrica, assim, foi necessário buscar outras definições para o fenômeno geotécnico.

Varnes (1978) além da proposta de classificação de movimentos de massa gravitacionais supracitada, propôs uma classificação voltada para os deslocamentos essencialmente verticais, chamado pelo autor de subsidência (Quadro 2.16). As subsidências foram separadas em subtipos: subsidências propriamente ditas, recalques e desabamentos e cada subtipo foi separado em classes principais (NIEBLE; GUIDICINI, 1984).

Quadro 2.16 – Classificação de subsidências proposta por Freire (1965) TIPO FUNDAMENTAL SUBTIPO CLASSES PRINCIPAIS

SUBISIDÊNCIA

Ruptura de estratos interiores Retirada de suporte lateral RECALQUES Consolidação Fonte: Adaptado de Guidicini e Nieble, 1984.

A seguir, será apresentada a base teórica mais direcionada aos conceitos utilizados para a classificação proposta no estudo em questão, que constitui subclassificar os deslocamentos verticais em: compactação, adensamento e desmoronamento.